WO2013008823A1 - 工作機械およびこの工作機械の駆動規制装置 - Google Patents

工作機械およびこの工作機械の駆動規制装置 Download PDF

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松本 仁
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シチズンホールディングス株式会社
シチズンマシナリーミヤノ株式会社
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    • B23B3/00General-purpose turning-machines or devices, e.g. centre lathes with feed rod and lead screw; Sets of turning-machines

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool and a drive restriction device for the machine tool.
  • a machine tool is provided with a drive body that is driven to rotate or move by a motor such as a spindle, a headstock, and a tool post.
  • a motor such as a spindle, a headstock, and a tool post.
  • the driving body is accommodated in a cover provided with a door, and the workpiece gripped by the main shaft is processed in the cover.
  • the door is provided so that it can be opened and closed. By opening the door, maintenance of the driving body can be performed in the cover.
  • a machine provided with a drive restricting device that includes a detecting means for detecting the open / closed state of the door and a motor restricting means for restricting the rotation of the motor, and stops the rotation of the motor when the door is opened.
  • a speed restricting means for stopping the motor by generating an error on the control device side when a predetermined allowable rotation speed is exceeded.
  • the permissible rotation speed is set to a very low speed to such an extent that an operator can easily cope with unexpected motor rotation. Not only does the motor stop when the door is opened due to the operation of the speed regulating means, but even if the motor rotates accidentally, only a very low permissible rotational speed is allowed. Therefore, unexpected high-speed rotation of the motor can be prevented.
  • JP-A-8-137526 (“0013” to “0015”, FIG. 1) JP 51-67577 (first page, right, lines 4 to 12)
  • the speed regulating means When the above-mentioned speed regulating means is applied as the motor regulating means, for example, when the maintenance to the spindle motor is manually stopped by rotating the spindle motor freely, the spindle motor is rotated to such an extent that the spindle is manually rotated. The speed may exceed the allowable rotation speed. In this case, every time the rotational speed of the spindle motor exceeds the allowable rotational speed, the speed regulating means responds, and errors frequently occur, resulting in a decrease in maintenance work efficiency.
  • the door is opened when the spindle motor is indexed to a predetermined angular position by exciting the spindle motor, for example, D-cut machining or polygon machining.
  • the spindle motor is allowed to freely rotate by stopping the excitation of the spindle motor, and the angular position of the spindle may be erroneously shifted during maintenance work.
  • a drive restricting device for a machine tool that stops driving of the motor when a door provided on a cover that covers a driving body driven by a motor is in an open state, a detection unit that detects an open / closed state of the door; Excitation operation means for switching between the excitation state and non-excitation state of the motor, speed regulation means for stopping the motor when the stopped motor exceeds a predetermined allowable rotation speed, and the door is opened.
  • the detecting means detects that the motor is in a state
  • the speed regulating means is operated when the motor is in an excited state, and the speed regulating means is not operated when the motor is in a non-excited state.
  • speed regulation switching means for controlling the speed regulation means.
  • the drive body may consist of a spindle of a machine tool.
  • a control device that controls a spindle motor that rotationally drives the spindle calculates and fixes the spindle to a predetermined rotational angle position.
  • the excitation operation means maintains the spindle motor in the excitation state when the detection means detects that the door is open.
  • the excitation operation means detects that the door is in the open state.
  • the spindle motor is switched from the excited state to the non-excited state.
  • a drive unit a motor that drives the drive unit; a door provided on a cover that covers the drive unit; a detection unit that detects an open / closed state of the door; and the door being in the open state.
  • a drive restriction device that stops driving of the motor when the detection means detects, the drive restriction device, an excitation operation means for switching between an excitation state and a non-excitation state of the motor; When the stopped motor rotates beyond a predetermined permissible rotational speed, the motor is excited when the speed detecting means for stopping the motor and the detecting means detect that the door is open.
  • a speed restriction switching means for controlling the speed restriction means so as to operate the speed restriction means when the motor is in a state, and not to operate the speed restriction means when the motor is in a non-excited state; Provided.
  • the drive body may consist of a spindle of a machine tool.
  • a control device that controls a spindle motor that rotationally drives the spindle calculates and fixes the spindle to a predetermined rotational angle position.
  • the excitation operation means maintains the spindle motor in the excitation state when the detection means detects that the door is open.
  • the excitation operation means detects that the door is in the open state.
  • the spindle motor is switched from the excited state to the non-excited state.
  • the drive restriction device for a machine tool when the door provided on the cover that covers the drive body driven by the motor is opened for maintenance work, the rotation of the motor is stopped. Safety can be secured.
  • the door When the door is in an open state, when the motor is supplied with power and is in an excited state, the speed regulating means is operated. Therefore, even if unexpected rotation occurs in the motor, the motor is allowed to rotate. Rotation exceeding is not allowed. Therefore, for example, in the case of performing maintenance work or the like while maintaining the rotation angle by exciting the motor, inconveniences such as erroneous shift of the angular position of the motor during the maintenance work or the like are prevented, and the operator Therefore, the motor can be prevented from rotating at a high speed, which is unexpected, and the safety of maintenance work can be ensured.
  • the speed regulating means is not operated, so the driving body such as the spindle and the tool post is manually rotated. It can be moved, and can be flexibly adapted to the contents of the maintenance work, and the work efficiency can be improved.
  • the excitation operation means is the spindle Since the rotation angle of the spindle motor is maintained by continuously energizing the motor, it is possible to prevent the angular position of the spindle motor from being erroneously shifted during a maintenance operation or the like. The processing of the machine tool can be resumed smoothly. In this case, since the speed regulating means is operated, the spindle motor is not allowed to rotate at a high speed exceeding the allowable rotation speed even if unexpected rotation occurs in the spindle motor. High-speed rotation of the motor can be prevented, and safety of maintenance work can be secured.
  • the excitation is performed when the door is opened for maintenance work or the like, and when the spindle motor control device is in a mode other than the C-axis mode. Since the operating means automatically cuts off the excitation to the spindle motor, it is possible to prevent unexpected rotation of the spindle, and in this case, the speed regulating means is not operated, so that the spindle can be freely rotated. Therefore, it is particularly useful when performing maintenance work that does not require the spindle to be indexed and fixed.
  • the automatic lathe shown in FIG. 1 is an example of a machine tool, and is a processing tool for processing a headstock 3 that supports a spindle 2 in a freely rotating manner on a bed 1 and a workpiece 4 held at the tip of the spindle 2. 6 is provided.
  • the processing tool 6 is mounted on a tool post 7 supported on the bed 1.
  • the headstock 3 is supported so as to be movable in the axial direction of the spindle 2 (hereinafter referred to as “Z-axis direction”).
  • the tool post 7 is supported movably in the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction in the left-right direction and in the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction in the up-down direction.
  • a back main shaft 8 is disposed on the bed 1 so as to face the main shaft 2.
  • the back spindle 8 is supported on the back spindle head 9 so as to be rotatable.
  • the back spindle stock 9 is supported so as to be movable in the Z-axis direction and the X-axis direction.
  • the headstock 3, the back spindle 9, and the tool post 7 are coupled to feed motors corresponding to the respective moving directions, and are driven to move by these feed motors.
  • the main spindle 2 and the rear main spindle 8 are rotationally driven by a main spindle motor provided for each.
  • On the bed 1 is mounted a control device 11 that controls the rotation of each feed motor and spindle motor.
  • the processing program 12 is stored in the control device 11 in advance as shown in FIG.
  • the control device 11 controls the feed motor and the spindle motor via the motor control means 13 based on the machining program 12, and rotates the spindle 2 and the back spindle 8 as well as the spindle stock 3, the tool post 7 and the back spindle 9. Control movement and so on.
  • the feed motor 14 and the spindle motor 16 are representatively shown one by one.
  • This automatic lathe is for processing the workpiece gripped by the spindle 2 or the back spindle 8 by controlling the rotation of the spindle 2 and the back spindle 8 by the control device 11 and controlling the movement of the spindle stock 3, the back spindle 9 and the tool post 7 and the like.
  • workpiece processing include control of rotation of the spindle 2 and the back spindle 8 such as D-cut machining, key groove machining, or the like that performs predetermined machining at a predetermined angular position of the workpiece, or polygon machining. There are some which perform machining by axis control).
  • the control device 11 determines and fixes the main spindle 2 and the rear main spindle 8 at predetermined rotational angular positions. Execute C-axis mode. When in the C-axis mode, the control device 11 positions the rotation axis of the spindle motor 16 at a predetermined rotation angle, excites the spindle motor 16 to maintain and stop the rotation angle, thereby stopping the spindle 2 and the rear spindle. The rotation angle position of 8 is fixed.
  • the control device 11 executes and cancels the C-axis mode according to a command in a row (block) of the machining program 12 being executed.
  • the C-axis mode is executed when a command for indexing the spindle 2 to a predetermined angular position for performing D-cut machining or when polygon processing is performed, and this C-axis mode is determined by a simple spindle 2 rotation command or stop command. Is released. Accordingly, the C-axis mode is not executed in the case of a command such as normal contour cutting.
  • the control device 11 rotates the feed motors 14 corresponding thereto to place the main head stock 3, the rear head rest 9 and the tool rest 7 at predetermined positions.
  • Each of the feed motors 14 is excited and fixed in position.
  • the tip of the spindle 2, the back spindle 8, the back spindle 9, the tool post 7 and the like are accommodated in a cover 17 provided on the bed 1. Therefore, processing on the main shaft 2 side and the rear main shaft 8 side is performed in the cover 17.
  • the cover 17 prevents scattering of cutting oil and cutting waste during processing.
  • the cover 17 is provided with a door 18 that can be opened and closed.
  • the door 18 forms an openable / closable guard for the structure in the cover 17.
  • the “open state” of the door 18 means that the door 18 is actually opened, and in the case where an opening / closing regulating means such as a lock for regulating the opening / closing of the door is provided, for example, the unlocked state, etc. Regardless of the open / closed state of 18, the meaning including a state in which opening of the door 18 is permitted is also expressed.
  • the control device 11 is provided with a motor restricting means 19 as a drive restricting device that restricts the rotation of the feed motor 14 and the spindle motor 16 according to the open / closed state of the door 18.
  • the motor restricting means 19 operates to rotate the spindle 2 and the rear spindle 8 and move the spindle stock 3, the rear spindle stock 9 and the tool post 7 when the door 18 is opened. Therefore, the operator can perform maintenance work safely and easily.
  • the motor restricting means 19 performs a detection switch 21 that is a detecting means for detecting the open / closed state of the door 18, and supplies and stops supplying power to each feed motor 14 and each spindle motor 16.
  • the power operation switch 22 for switching, the speed regulating means 23 for limiting the rotation speed of each feed motor 14 and each spindle motor 16, and each feed motor 14 and each spindle according to the excitation state of each feed motor 14 and each spindle motor 16
  • a speed restriction switching means 24 for switching the operation of the speed restriction means 23 for the motor 16.
  • the detection switch 21 is configured to output an OFF signal when the door 18 is open and output an ON signal when the door 18 is closed.
  • the power operation switch 22 constitutes an excitation operation means for switching between an excitation state in which power is supplied to the motor and a non-excitation state in which supply of power to the motor is stopped.
  • the power operation switch 22 is provided for each feed motor 14 and each spindle motor 16. A motor to which power is supplied when the power operation switch 22 is turned on is in an excited state, and a motor whose power supply is stopped by being turned off is in a non-excited state.
  • the speed regulating means 23 is configured to stop the rotated motor when a predetermined motor that is stopped is rotated when a predetermined rotation allowable speed is exceeded.
  • the permissible rotation speed is such that the unexpected motor rotation occurs in the stopped motor, and each feed motor 14 and each spindle motor such as the spindle 2, the rear spindle 8, the spindle stock 3, the rear spindle stock 9, and the tool post 7 and the like. Even if the driving body driven by 16 is driven to move or rotate, the speed is set to an extremely low speed so that the operator can easily cope with it.
  • the speed regulation switching means 24 is configured to operate in conjunction with the power operation switch 22 by the linkage means 26. Speed regulation switching means 24 and linkage means 26 are provided for each feed motor 14 and each spindle motor 16.
  • the motor regulating means 19 checks the opening / closing of the door 18 based on the ON signal or the OFF signal output from the detection switch 21 in step S1. If the door 18 is open, the process proceeds to step S2.
  • step S2 the motor restricting means 19 checks whether or not the control device 11 is in the C-axis mode according to the contents specified in the machining program block executed by the control device 11. If it is determined in step S2 that the control device 11 is in the C-axis mode, the process proceeds to step S3. On the other hand, when it determines with the control apparatus 11 not being in C-axis mode in step S2, it progresses to step S4.
  • step S3 the power operation switch 22 of the corresponding spindle motor 16 is turned on. As a result, power is supplied to the spindle motor 16 corresponding to the C-axis mode, and the spindle motor 16 is excited.
  • step S4 the power operation switch 22 of the spindle motor 16 is turned off. As a result, the supply of power to the spindle motor 16 is stopped, and the spindle motor 16 enters a non-excited state.
  • step S5 the motor regulating means 19 checks whether each feed motor 14 and each spindle motor 16 is in an excited state or in a non-excited state based on the ON / OFF state of each power operation switch 22. For the motor determined to be in the excited state in step S5, the process proceeds to step S6, and for the motor determined to be in the non-excited state in step S5, the process proceeds to step S8.
  • step S6 the motor restricting means 19 moves the speed restricting switching means 24 to the speed restricting means 23 side so that the speed restricting means 23 operates for the motor determined to be in the excited state in step S5. Switch. Then, it progresses to step S7.
  • step S7 the speed regulating means 23 causes the motor control means 13 to output a stop command for stopping the motor. Then return.
  • the control device 11 is in the C-axis mode, at least one of the main spindle motor 16 of the main spindle 2 or the rear main spindle 8 is excited, so that the speed regulating means 23 operates with respect to at least one of the main spindle 2 or the rear main spindle 8.
  • the rotation of at least one of the spindle motors 16 is stopped in a state where the excitation of the motor is continued, and at least one of the spindle 2 or the rear spindle 8 is stopped while maintaining a predetermined rotation angle.
  • step S8 the motor restricting means 19 sets the speed restricting switching means 24 to the speed restricting means so that the speed restricting means 23 does not operate for the motor determined to be in the non-excited state in step S5. Switch from 23 to the side to be disconnected. Then return.
  • steps S5 to S8 described above are realized by the linkage means 26 functioning.
  • the linkage means 26 When the door 18 is in the open state, the linkage means 26 operates so that the speed restricting means 23 operates for a motor in an excited state, and the speed restricting means 23 for a motor in a non-excited state.
  • the power operation switch 22 and the speed regulation switching means 24 are linked so as not to operate.
  • the speed regulation switching means 24 by the linkage means 26 operates the speed regulation means 23 for each feed motor 14 and each spindle motor 16 when the motor is in an excited state, and when the motor is in a non-excited state. Switches the operation of the speed regulating means 23 for the motor without causing the speed regulating means 23 to operate.
  • step S1 if the door 18 is closed, the process proceeds to step S9.
  • step S9 power is supplied to each motor, and then the process proceeds to step S8.
  • each feed motor 14 and each spindle motor 16 are controlled based on the machining program 12 by the motor control unit 13 without the speed regulating unit 23 operating. Is done.
  • the speed regulating means 23 is configured to send an alarm to the motor control means 13 side and stop the rotation of the motor exceeding the allowable rotation speed when the rotational speed of the motor exceeds the allowable rotation speed. Therefore, even if unexpected rotation occurs due to malfunction or the like in the excited motor when the door 18 is in the open state, the motor is only allowed to rotate up to the allowable rotation speed by the operation of the speed restricting means 23, and the rotation allowable When the motor rotates beyond the speed, the motor is stopped. Therefore, high-speed rotation of the main spindle 2 and the rear main spindle 8 and high-speed movement of the tool post 7, the main spindle base 3, and the rear main spindle 9 are generated. The safety of work is ensured.
  • the motor When the door 18 is in the closed state, the motor rotates faster than the speed limit of the speed control means. Therefore, the motor may be stopped by operating the speed control means 23. According to this, It is possible to stop the motor in which the door 18 is closed without issuing a stop command as in the prior art.
  • the speed regulating means 23 operates as described above, the operator intentionally drives the main spindle 2 and the rear main spindle 8 at a low speed within a range that does not exceed the permissible rotation speed of the motor, It is also possible to move the headstock 3 and the rear headstock 9 at a low speed. In this case, since the driving body does not rotate or move at a high speed unexpected by the worker, the worker can perform maintenance work safely and easily.
  • step S8 since the operation of the speed regulating means 23 is stopped by the process of step S8, for example, when the spindle 2 or the back spindle 8 is manually rotated, the tool post 7, the spindle stock 3 and the back spindle 9 Even if the head is moved, an alarm is not generated by the speed restricting means 23, and the operator freely rotates the spindle 2 or the rear spindle 8, or the tool post 7, the spindle stock 3, and the rear spindle stock. Maintenance etc. can be easily performed by moving 9 etc. freely, and the work efficiency of maintenance improves.

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Abstract

モータによって駆動される駆動体を覆うカバー(17)に設けられた扉(18)が開状態になったときにモータの駆動を停止する工作機械の駆動規制装置は、モータによって駆動される駆動体を覆うカバー(17)に設けられた扉(18)の開閉状態を検出する検出手段(21)と、モータの励磁状態と非励磁状態とを切り換える励磁操作手段(22)と、停止していたモータが所定の回転許容速度を超えて回転したとき、モータを再度停止させる動作を実行する速度規制手段(23)と、扉(18)が開状態にあることを検出手段(21)が検出したとき、モータが励磁状態にある場合には速度規制手段(23)を動作させ、モータが非励磁状態にある場合には速度規制手段(23)を動作させないよう、速度規制手段(23)を制御する速度規制切替手段(24)と、を備える。

Description

工作機械およびこの工作機械の駆動規制装置
 本発明は、工作機械およびこの工作機械の駆動規制装置に関する。
 一般的に工作機械には、主軸や主軸台、刃物台等のモータによって回転駆動や移動駆動される駆動体が設けられている。通常、駆動体は扉が設けられたカバー内に収容され、該カバー内において主軸に把持されたワークの加工等が行われる。一方、扉は開閉自在に設けられており、この扉を開くことによって、カバー内で駆動体のメンテナンス等を行うことができる。
 このような工作機械において、メンテナンス中にモータが動作して駆動体の駆動が行われると、メンテナンス等の妨げになるだけでなく、安全性が確保できない場合がある。このため、扉の開閉状態を検出する検出手段と、モータの回転を規制するモータ規制手段とを備え、扉が開状態になったときにモータの回転を停止させる駆動規制装置が設けられた工作機械がある。
 上記モータ規制手段の例として、停止中のモータに誤動作等の不測の回転が発生した場合、所定の回転許容速度を越えると、制御装置側にエラーを発生させることによってモータを停止させる速度規制手段が知られている(例えば特許文献1参照)。回転許容速度は、作業者が予期しないモータの回転が発生しても容易に対応できる程度に極めて低速に設定される。速度規制手段の作動によって、扉が開いた際に、モータを停止させるだけでなく、誤ってモータの回転が発生してしまった場合であっても、極めて低速な回転許容速度しか回転が許容されないことからモータの不測の高速回転を防ぐことができる。
 一方、モータ規制手段として、扉が開状態になったときにモータへの電源の供給を遮断してモータを非励磁とすることによって、モータを停止させるとともに、モータの不測の回転を規制する励磁停止手段も知られている(例えば特許文献2参照)。
特開平8-137526号公報(「0013」~「0015」、図1) 特開昭51-67577号公報(1ページ目 右段 第4~12行)
 モータ規制手段として上述の速度規制手段を適用する場合、例えば主軸モータへの励磁を停止し、主軸を手動で自由に回転させてメンテナンスを行う際、手動で主軸を回転させる程度で主軸モータの回転速度が上記回転許容速度を越えてしまうことがある。この場合、主軸モータの回転速度が上記回転許容速度を超えるたびに速度規制手段が応答してエラーが頻発し、メンテナンスの作業効率が低下するという問題があった。
 一方、モータ規制手段として上述の励磁停止手段を適用する場合、例えばDカット加工やポリゴン加工のように、主軸モータを励磁して主軸を所定の角度位置に割り出しているときに扉が開かれた場合、主軸モータの励磁が停止することにより主軸の自由回転が許容され、メンテナンス作業の際に誤って主軸の角度位置がずれてしまう場合がある等の問題があった。
 モータによって駆動される駆動体を覆うカバーに設けられた扉が開状態になったときに前記モータの駆動を停止する工作機械の駆動規制装置は、前記扉の開閉状態を検出する検出手段と、前記モータの励磁状態と非励磁状態とを切り換える励磁操作手段と、停止していた前記モータが所定の回転許容速度を超えて回転したとき、前記モータを停止させる速度規制手段と、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記モータが励磁状態にある場合には前記速度規制手段を動作させ、前記モータが非励磁状態にある場合には前記速度規制手段を動作させないよう、前記速度規制手段を制御する速度規制切替手段と、を備える。
 また、駆動体は、工作機械の主軸からなってもよく、この場合は、前記主軸を回転駆動する主軸モータを制御する制御装置が、前記主軸を所定の回転角度位置に割り出して位置決め固定するC軸モードにある場合、前記励磁操作手段は、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記主軸モータを励磁状態に維持する。
 また、駆動体が上記のように工作機械の主軸からなる場合は、前記制御装置がC軸モードにないとき、前記励磁操作手段は、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記主軸モータを、励磁状態から非励磁状態へ切り換える。
 また、駆動体と、前記駆動体を駆動するモータと、前記駆動体を覆うカバーに設けられた扉と、前記扉の開閉状態を検出する検出手段と、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記モータの駆動を停止する駆動規制装置と、を備える工作機械であって、前記駆動規制装置は、前記モータの励磁状態と非励磁状態とを切り換える励磁操作手段と、停止していた前記モータが所定の回転許容速度を超えて回転したとき、前記モータを停止させる速度規制手段と、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記モータが励磁状態にある場合には前記速度規制手段を動作させ、前記モータが非励磁状態にある場合には前記速度規制手段を動作させないよう、前記速度規制手段を制御する速度規制切替手段と、を備える。
 また、駆動体は、工作機械の主軸からなってもよく、この場合は、前記主軸を回転駆動する主軸モータを制御する制御装置が、前記主軸を所定の回転角度位置に割り出して位置決め固定するC軸モードにある場合、前記励磁操作手段は、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記主軸モータを励磁状態に維持する。
 また、駆動体が上記のように工作機械の主軸からなる場合は、前記制御装置がC軸モードにないとき、前記励磁操作手段は、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記主軸モータを、励磁状態から非励磁状態へ切り換える。
 工作機械の駆動規制装置によれば、モータによって駆動される駆動体を覆うカバーに設けられた扉をメンテナンス作業等のために開状態にすると、前記モータの回転が停止するので、メンテナンス作業等の安全性を確保できる。前記扉が開状態にあるときに、前記モータに電源が供給され励磁状態にある場合は、前記速度規制手段を動作させるので、前記モータに不測の回転が発生しても前記モータは回転許容速度を超える回転は許容されない。したがって、例えば前記モータを励磁しての回転角度を維持したままメンテナンス作業等を行うような場合において、メンテナンス作業等に際し誤って前記モータの角度位置がずれる等の不都合が防止されるとともに、作業者が予期しないような前記モータの高速回転を防ぐことができ、メンテナンス作業の安全性が確保できるという効果がある。
 また前記扉が開状態になったとき、前記モータへの電源の供給が停止され非励磁状態にある場合は、前記速度規制手段を動作させないので、主軸や刃物台等の駆動体を手動で回転や移動させることができ、メンテナンス作業の内容に柔軟に対応でき、作業効率を向上させることができるという効果がある。
 例えば前記駆動体が工作機械の主軸からなる場合は、メンテナンス作業等のために前記扉が開状態になったとき、主軸モータの制御装置がC軸モードにあるときは前記励磁操作手段が前記主軸モータに対する励磁を継続的に行うことによって前記主軸モータの回転角度を維持するので、メンテナンス作業等に際し誤って前記主軸モータの角度位置がずれるようなことを防止することができ、メンテナンス作業終了後の工作機械の処理をスムースに再開することができる。またこの場合、前記速度規制手段を動作させるので、前記主軸モータに不測の回転が発生しても前記主軸モータは回転許容速度を超える高速回転は許容されないので、作業者が予期しないような前記主軸モータの高速回転を防ぐことができ、メンテナンス作業の安全性が確保できる。
 また、上記の通り駆動体が工作機械の主軸からなる場合は、メンテナンス作業等のために前記扉が開状態になったとき、前記主軸モータの制御装置がC軸モード以外にあるときは前記励磁操作手段が前記主軸モータに対する励磁を自動的に切断するので、前記主軸の不測の回転を防止することができ、この場合前記速度規制手段を動作させないので、前記主軸を自由に回転させることができることから、特に前記主軸を割り出し固定する必要がないメンテナンス作業を行う場合には有益である。
扉を閉じた状態の自動旋盤を示す正面図である。 制御装置を示す要部ブロック図である。 扉が開いた状態の自動旋盤を示す正面図である。 モータ規制手段の動作を示すフローチャートである。
 図1に示される自動旋盤は工作機械の一例であって、ベッド1上に、主軸2を回転駆動自在に支持する主軸台3と、主軸2の先端に把持されたワーク4を加工する加工工具6が設けられている。加工工具6は、ベッド1上に支持された刃物台7に装着されている。
 主軸台3は、主軸2の軸線方向(以降、「Z軸方向」と称する。)に移動自在に支持されている。刃物台7は、Z軸方向に左右方向で直交するX軸方向、Z軸方向に上下方向で直交するY軸方向に移動自在に支持されている。ベッド1上には、主軸2に対向して背面主軸8が配置されている。背面主軸8は、背面主軸台9に回転駆動自在に支持されている。背面主軸台9は、Z軸方向及びX軸方向に移動自在に支持されている。
 主軸台3、背面主軸台9、刃物台7は、各移動方向に対応する送りモータに結合されており、これら送りモータによって各々移動駆動される。主軸2及び背面主軸8は、各々に対して設けられた主軸モータによって回転駆動される。ベッド1上には各送りモータ及び主軸モータを回転制御する制御装置11が搭載されている。
 制御装置11には、図2に示されるように、加工プログラム12が予め記憶されている。制御装置11は、加工プログラム12に基づき、モータ制御手段13を介して送りモータや主軸モータを制御し、主軸2及び背面主軸8の回転、並びに主軸台3、刃物台7及び背面主軸台9の移動等を制御する。なお図2では、送りモータ14と主軸モータ16とを代表的に1つずつ記載している。
 本自動旋盤は、制御装置11による主軸2及び背面主軸8の回転制御、主軸台3、背面主軸台9及び刃物台7等の移動制御によって、主軸2や背面主軸8に把持されたワークの加工を行う。ワークの加工の例として、Dカット加工や、キー溝加工等、ワークの所定の角度位置に所定の加工を行うものや、ポリゴン加工等のように主軸2や背面主軸8の回転を制御(C軸制御)して加工を行うものがある。
 ワークの所定の角度位置に所定の加工を行う場合や、C軸制御で加工を行う場合等の際、制御装置11は、主軸2及び背面主軸8を所定の回転角度位置に割り出して位置決め固定するC軸モードを実行する。制御装置11は、C軸モードにある場合、主軸モータ16の回転軸を所定の回転角度に位置決めし、主軸モータ16を励磁してこの回転角度を維持して停止させることによって主軸2及び背面主軸8の回転角度位置を固定する。
 制御装置11は、実行している加工プログラム12の行(ブロック)の指令に従ってC軸モードの実行と、解除を行う。例えばDカット加工を行うために主軸2を所定の角度位置に割り出す指令が行われる際やポリゴン加工の際にC軸モードが実行され、単純な主軸2の回転指令や停止指令によってこのC軸モードが解除される。従って通常の外形切削等の指令の際にはC軸モードは実行されない。
 一方、主軸台3、背面主軸台9及び刃物台7については、制御装置11がこれらに対応する各送りモータ14を回転させることにより主軸台3、背面主軸台9及び刃物台7を所定の位置にそれぞれ移動させ、各送りモータ14を励磁して位置決め固定する。
 主軸2の先端、背面主軸8、背面主軸台9及び刃物台7等は、ベッド1上に設けられたカバー17内に収容されている。したがって主軸2側及び背面主軸8側での加工は、カバー17内で行われる。加工中の切削油や切削屑等の飛散はカバー17によって防止される。カバー17には、扉18が開閉自在に設けられている。
 図3に示されるように、扉18を開くことによって、作業者はカバー17内のメンテナンス作業等を容易に行うことができる。つまり扉18は、カバー17内の構造物に対する開閉自在なガードをなす。扉18の「開状態」とは、扉18が現実に開いた状態の他、例えば扉の開閉を規制するロック等の開閉規制手段が設けられている場合には、ロックの解除状態等、扉18の開閉状態に関係なく、扉18を開くことが許容された状態も含む意味を表す。
 制御装置11には、扉18の開閉状態に応じて送りモータ14及び主軸モータ16の回転を規制する駆動規制装置としてモータ規制手段19が設けられている。扉18が開状態になったときこのモータ規制手段19が動作することによって、扉18の開状態では主軸2及び背面主軸8の回転や、主軸台3、背面主軸台9及び刃物台7の移動が停止するので、作業者はメンテナンス作業等を安全かつ容易に行うことができる。
 モータ規制手段19は、図2に示されるように、扉18の開閉状態を検出する検出手段である検出スイッチ21と、各送りモータ14及び各主軸モータ16への電源の供給と供給停止とを切り換える電源操作スイッチ22と、各送りモータ14及び各主軸モータ16の回転速度を制限する速度規制手段23と、各送りモータ14及び各主軸モータ16の励磁状態に応じて各送りモータ14及び各主軸モータ16に対する速度規制手段23の動作を切り換える速度規制切換手段24とを備える。
 検出スイッチ21は、扉18の開状態でOFF信号を出力し、扉18の閉状態でON信号を出力するように構成される。
 電源操作スイッチ22は、モータへ電源が供給される状態である励磁状態とモータへの電源の供給が停止された状態である非励磁状態とを切換操作する励磁操作手段を構成する。電源操作スイッチ22は、各送りモータ14及び各主軸モータ16ごとに設けられる。電源操作スイッチ22のONにより電源が供給されるモータは励磁状態となり、OFFによって電源の供給が停止されるモータは非励磁状態となる。
 速度規制手段23は、停止中の所定のモータに回転が発生した場合、所定の回転許容速度を越えると回転したモータを停止させるように構成される。回転許容速度は、停止中のモータに作業者が予期しない回転が発生して、主軸2、背面主軸8、主軸台3、背面主軸台9及び刃物台7等の各送りモータ14及び各主軸モータ16によって駆動される駆動体が移動駆動や回転駆動されても、作業者が容易に対応できる程度に極めて低速な速度に設定される。
 速度規制切換手段24は、連係手段26によって電源操作スイッチ22と連係して動作するように構成される。速度規制切換手段24及び連係手段26は各送りモータ14及び各主軸モータ16ごとに設けられる。
 モータ規制手段19は、図4のフローチャートに示されるように、ステップS1において、検出スイッチ21から出力されるON信号またはOFF信号に基づいて、扉18の開閉をチェックする。扉18が開いている場合は、ステップS2に進む。
 次いでステップS2において、モータ規制手段19は、制御装置11により実行されている加工プログラムのブロックに規定にされた内容に従い、制御装置11がC軸モードにあるか否かをチェックする。ステップS2において制御装置11がC軸モードにあると判定された場合は、ステップS3に進む。一方、ステップS2において制御装置11がC軸モードにはないと判定された場合は、ステップS4に進む。
 ステップS3では、対応する主軸モータ16の電源操作スイッチ22がONされる。これにより、C軸モードに対応する主軸モータ16に電源が供給され、この主軸モータ16は励磁される。
 ステップS4では、主軸モータ16の電源操作スイッチ22がOFFされる。これにより、主軸モータ16への電源の供給が停止され、主軸モータ16は非励磁状態となる。
 ステップS3又はステップS4から、ステップS5に進む。ステップS5では、モータ規制手段19は、各電源操作スイッチ22のON、OFF状態に基づき、各送りモータ14及び各主軸モータ16それぞれについて、励磁状態にあるか非励磁状態にあるかをチェックする。ステップS5において励磁状態にあると判定されたモータに対しては、ステップS6の処理へ進み、ステップS5において非励磁状態にあると判定されたモータに対しては、ステップS8の処理へ進む。
 ステップS6では、ステップS5において励磁状態にあると判定されたモータに対して、モータ規制手段19は、速度規制手段23が動作するようにするため、速度規制切換手段24を速度規制手段23側に切り換える。その後、ステップS7に進む。
 ステップS7では、速度規制手段23は、モータ制御手段13に対し、当該モータを停止させる停止指令を出力させる。その後、リターンする。制御装置11がC軸モードにある場合、主軸2又は背面主軸8の少なくとも一方の主軸モータ16は、励磁されているため、主軸2又は背面主軸8の少なくとも一方に対して速度規制手段23が動作した状態となり、当該モータの励磁が継続したままの状態で少なくとも一方の主軸モータ16の回転が停止し、主軸2又は背面主軸8の少なくとも一方が、所定の回転角度を維持したまま停止する。
 一方、ステップS8では、ステップS5において非励磁状態にあると判定されたモータに対して、モータ規制手段19は、速度規制手段23が動作しないようにするため、速度規制切換手段24を速度規制手段23から切り離す側に切り換える。その後、リターンする。
 このように、検出スイッチ21が扉18の開状態を検出すると、モータ14および16は、停止する。
 上述のステップS5~S8の各処理は、連係手段26が機能することにより実現される。連係手段26は、扉18が開状態にある場合に、励磁状態にあるモータに対しては速度規制手段23が動作するように、また非励磁状態にあるモータに対しては速度規制手段23が動作しないように、電源操作スイッチ22と速度規制切換手段24とを連係させている。
 連係手段26によって速度規制切換手段24は、各送りモータ14及び各主軸モータ16について、当該モータが励磁状態にある場合には速度規制手段23を動作させ、当該モータが非励磁状態にある場合には速度規制手段23の動作をさせないようにして、当該モータに対する速度規制手段23の動作を切り換える。
 なおステップS1において、扉18が閉状態の場合は、ステップS9に進む。ステップS9では、各モータへの電源供給を行い、その後、ステップS8に進む。このようにステップS1、S9及びS8の各処理を順に経ると、各送りモータ14及び各主軸モータ16は、速度規制手段23が動作することなく、モータ制御手段13によって加工プログラム12に基づいて制御される。
 上述したモータ規制手段19によって、例えば作業者がメンテナンス作業を行うにあたり扉18を開状態にすると、制御装置11がC軸モードで加工を実行している場合や作業者が電源操作スイッチ22をON操作して所定のモータの電源供給を継続した場合は、励磁されているモータについては、速度規制手段23が動作する状態で、励磁により所定の回転角度を維持したまま停止する。これにより、例えば主軸2や背面主軸8の割り出し状態や刃物台7、主軸台3及び背面主軸台9の所定の移動方向の位置決め固定状態が維持されることになり、メンテナンス作業時等により誤って主軸2及び背面主軸8の角度位置や、刃物台7、主軸台3及び背面主軸台9の移動位置がずれてしてしまうようなことを防ぐことができる。特に、C軸モードでの加工中は、扉18の開状態で、主軸2や背面主軸8の割り出しが継続されるので、作業者は従来のように位置ズレ防止を意識することなく、主軸2や背面主軸のメンテナンスを容易に行うことができる。
 また、速度規制手段23は、モータの回転速度が回転許容速度を越えると、モータ制御手段13側にアラームを送り、回転許容速度を超えたモータの回転を停止させるように構成されている。したがって、扉18が開状態にある場合に励磁中のモータに誤動作等によって不測の回転が生じても、速度規制手段23の動作により当該モータは回転許容速度までの回転しか許容されず、回転許容速度を超えて回転する場合には当該モータは停止させるため、作業者が予期しない主軸2及び背面主軸8の高速回転や、刃物台7、主軸台3及び背面主軸台9等の高速移動が発生することはなく、作業の安全性は確保される。なお、扉18が閉状態にあるときには、モータは速度規制手段の規制速度より早く回っていることから、モータの停止を速度規制手段23を動作させることで実現してもよく、これによれば、従来のように停止命令を出すことなく扉18が閉状態にあるモータを停止させることが可能である。
 また、このような速度規制手段23の動作により、モータの回転許容速度を超えない範囲であれば、作業者が意図的に主軸2や背面主軸8を低速で回転駆動させたり、刃物台7、主軸台3及び背面主軸台9等を低速で移動させたりすることも可能となる。この場合、駆動体は、作業者が予期しないような高速回転や高速移動は生じないので、作業者はメンテナンス作業等を安全かつ容易に行うことができる。
 一方、扉18の開状態で、制御装置11がC軸モードで加工を実行していない場合や、作業者が電源操作スイッチ22によって、モータへの電源供給を切断した場合は、モータの励磁が切断され、各送りモータモータ14及び各主軸モータ16の回転が停止する。したがって、誤ってモータ制御手段13から励磁が切断されたモータに対して回転指令が出力されるようなことがあっても、当該モータにはそもそも電源が供給されておらず非励磁状態にあることから回転駆動されることはないので、メンテナンス作業の安全性は確保できる。そして、この場合、ステップS8の処理により速度規制手段23の動作が停止しているため、例えば手動で主軸2や背面主軸8を回転させた場合や刃物台7、主軸台3及び背面主軸台9等を移動させた場合であっても、速度規制手段23によるアラームが発生することはなく、作業者が主軸2や背面主軸8を自由回転させたり、刃物台7、主軸台3及び背面主軸台9等を自由に移動させたりしてメンテンス等を容易に行うことができ、メンテナンスの作業効率が向上する。

Claims (6)

  1.  モータによって駆動される駆動体を覆うカバーに設けられた扉が開状態になったときに前記モータの駆動を停止する工作機械の駆動規制装置であって、
     前記扉の開閉状態を検出する検出手段と、
     前記モータの励磁状態と非励磁状態とを切り換える励磁操作手段と、
     停止していた前記モータが所定の回転許容速度を超えて回転したとき、前記モータを停止させる速度規制手段と、
     前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記モータが励磁状態にある場合には前記速度規制手段を動作させ、前記モータが非励磁状態にある場合には前記速度規制手段を動作させないよう、前記速度規制手段を制御する速度規制切替手段と、
    を備えることを特徴とする工作機械の駆動規制装置。
  2.  前記駆動体が、工作機械の主軸からなり、
     前記主軸を回転駆動する主軸モータを制御する制御装置が、前記主軸を所定の回転角度位置に割り出して位置決め固定するC軸モードにある場合、前記励磁操作手段は、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記主軸モータを励磁状態に維持する請求項1に記載の工作機械の駆動規制装置。
  3.  前記制御装置が前記C軸モードにない場合、前記励磁操作手段は、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記主軸モータを、励磁状態から非励磁状態へ切り換える請求項2に記載の工作機械の駆動規制装置。
  4.  駆動体と、
     前記駆動体を駆動するモータと、
     前記駆動体を覆うカバーに設けられた扉と、
     前記扉の開閉状態を検出する検出手段と、
     前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記モータの駆動を停止する駆動規制装置と、を備える工作機械であって、
     前記駆動規制装置は、
     前記モータの励磁状態と非励磁状態とを切り換える励磁操作手段と、
     停止していた前記モータが所定の回転許容速度を超えて回転したとき、前記モータを停止させる速度規制手段と、
     前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記モータが励磁状態にある場合には前記速度規制手段を動作させ、前記モータが非励磁状態にある場合には前記速度規制手段を動作させないよう、前記速度規制手段を制御する速度規制切替手段と、
    を備えることを特徴とする工作機械。
  5.  前記駆動体が、工作機械の主軸からなり、
     前記主軸を回転駆動する主軸モータを制御する制御装置が、前記主軸を所定の回転角度位置に割り出して位置決め固定するC軸モードにある場合、前記励磁操作手段は、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記主軸モータを励磁状態に維持する請求項4に記載の工作機械。
  6.  前記制御装置が前記C軸モードにない場合、前記励磁操作手段は、前記扉が開状態にあることを前記検出手段が検出したとき、前記主軸モータを、励磁状態から非励磁状態へ切り換える請求項5に記載の工作機械。
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